Java泛型最全知識總結

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一、泛型簡介

1.1 泛型的概念

  • 所謂泛型，就是允許在定義類、接口時通過一個標識表示類中某個屬性的類型或者是某個方法的返 回值及參數類型。這個類型參數將在使用時（例如，繼承或實現這個接口，用這個類型聲明變量、 創建對象時確定（即傳入實際的類型參數，也稱為類型實參）。
  • 從JDK 5.0以後，Java引入瞭“參數化類型(Parameterized type)”的概念，允許我們在創建集合時再指定集合元素的類型，正如:List，這表明該List隻能保存字符串類型的對象。
  • JDK 5.0改寫瞭集合框架中的全部接口和類，為這些接口、類增加瞭泛型支持，從而可以在聲明集合變量、創建集合對象時傳入類型實參。

1.2 泛型的引入背景

集合容器類在設計階段/聲明階段不能確定這個容器到底實際存的是什麼類型的對象，所以在JDK1.5之前隻能把元素類型設計為Object，JDK1.5之後使用泛型來解決。因為這個時候除瞭元素的類型不確定，其他的部分是確定的，例如關於這個元素如何保存，如何管理等是確定的，因此此時把元素的類型設計成一個參數，這個類型參數叫做泛型。Collection，List，ArrayList 這個就是類型參數，即泛型。

1.3 引入泛型的目的

1.解決元素存儲的安全性問題，好比商品、藥品標簽，不會弄錯。

2.解決獲取數據元素時，需要類型強制轉換的問題，好比不用每回拿商品、藥品都要辨別。

Java泛型可以保證如果程序在編譯時沒有發岀警告，運行時就不會產生 ClassCastException 異常。同時，代碼更加簡潔、健壯。

二、泛型在集合中的應用

2.1 在集合中沒有使用泛型的例子

@Test
public void test1(){
    ArrayList list = new ArrayList();
    //需求：存放學生的成績
    list.add(78);
    list.add(76);
    list.add(89);
    list.add(88);
    //問題一：類型不安全
    //        list.add("Tom");

    for(Object score : list){
        //問題二：強轉時，可能出現ClassCastException
        int stuScore = (Integer) score;

        System.out.println(stuScore);

    }

}

圖示：

2.2 在集合中使用泛型的例子1

//在集合中使用泛型，以ArrayList為例
@Test
public void test1(){
    ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("AAA");
    list.add("BBB");
    list.add("FFF");
    list.add("EEE");
    list.add("CCC");
	//遍歷方式一：
    Iterator<String> iterator = list.iterator();
    while (iterator.hasNext()){
        System.out.println(iterator.next());
    }
    System.out.println("-------------");
    //便利方式二：
    for (String str:
         list) {
        System.out.println(str);
    }
}

圖示：

2.3 在集合中使用泛型例子2

@Test
//在集合中使用泛型的情況：以HashMap為例
public void test2(){
    Map<String,Integer> map = new HashMap<>();//jdk7新特性：類型推斷
    map.put("Tom",26);
    map.put("Jarry",30);
    map.put("Bruce",28);
    map.put("Davie",60);
    //嵌套循環
    Set<Map.Entry<String, Integer>> entries = map.entrySet();
    Iterator<Map.Entry<String, Integer>> iterator = entries.iterator();

    while (iterator.hasNext()){
        Map.Entry<String, Integer> entry = iterator.next();
        String key = entry.getKey();
        Integer value = entry.getValue();
        System.out.println(key+"="+value);
    }

}

2.4 集合中使用泛型總結：

① 集合接口或集合類在JDK 5.0時都修改為帶泛型的結構。

② 在實例化集合類時，可以指明具體的泛型類型

③ 指明完以後，在集合類或接口中凡是定義類或接口時，內部結構（比如：方法、構造器、屬性等）使用到類的泛型的位置，都指定為實例化的泛型類型。

​ 比如：add(E e) —>實例化以後：add(Integer e)

④ 註意點：泛型的類型必須是類，不能是基本數據類型。需要用到基本數據類型的位置，拿包裝類替換

⑤ 如果實例化時，沒有指明泛型的類型。默認類型為 java.lang.Object 類型。

三、自定義泛型結構

泛型類、泛型接口、泛型方法

3.1 泛型的聲明

  • interface List<T> 和 class GenTest<K,V> 其中，T，K，V，不代表值，而是表示類型。這裡使用任意字母都可以。
  • 常用T表示，是Type的縮寫。

3.2 泛型的實例化：

一定要在類名後面指定類型參數的值（類型）。如：

List<String> strList =new ArrayList<String>();

Iterator<Customer> iterator = customers.iterator();

  • T隻能是類，不能用基本數據類型填充。但可以使用包裝類填充
  • 把一個集合中的內容限制為一個特定的數據類型，這就是 generics背後的核心思想
//JDK 5.0以前
Comparable c = new Date();
System.out.println(c.comparaTo("red");

//JDK 5.0以後
Comparable <Date> c = new Date();
System.out.println(c.comparaTo("red");

總結：使用泛型的主要優點在於能夠在編譯時而不是在運行時檢測錯誤

3.3 註意點

1.泛型類可能有多個參數，此時應將多個參數一起放在尖括號內。比如<E1,E2,E3>

2.泛型類的構造器如下： public GenericClass(){}

而下面是錯誤的： public GenericClass<E>{}

3.實例化後，操作原來泛型位置的結構必須與指定的泛型類型一致。

4.泛型不同的引用不能相互賦值。

盡管在編譯時 ArrayList和ArrayList是兩種類型，但是，在運行時隻有一個ArrayList被加載到JVM中。

5.泛型如果不指定，將被擦除，泛型對應的類型均按照Object處理，但不等價於Object。

建議：泛型要使用一路都用。要不用，一路都不要用。

6.如果泛型結構是一個接口或抽象類，則不可創建泛型類的對象。

7.JDK 7.0，泛型的簡化操作： ArrayList<Fruit>first= new ArrayList<>();（類型推斷）

8.泛型的指定中不能使用基本數據類型，可以使用包裝類替換。

9.在類/接口上聲明的泛型，在本類或本接口中即代表某種類型，可以作為非靜態屬性的類型、非靜態方法的參數類型、非靜態方法的返回值類型。但在靜態方法中不能使用類的泛型。

10.異常類不能是泛型的。

11.不能使用 new E[]。但是可以：E[] elements= (E[])new Object[capacity];

> 參考：ArrayList源碼中聲明：`Object[] elementData`，而非泛型參數類型數組。

12.父類有泛型，子類可以選擇保留泛型也可以選擇指定泛型類型：

-   子類不保留父類的泛型：按需實現
    -   沒有類型---擦除
    -   具體類型
-   子類保留父類的泛型：泛型子類
    -   全部保留
    -   部分保留
-   結論：子類必須是“富二代”，子類除瞭指定或保留父類的泛型，還可以增加自己的泛型

代碼示例：

class Father<T1, T2> {
}

/**
 * 定義泛型子類Son
 * 情況一：繼承泛型父類後不保留父類的泛型
 */
//1.沒有指明類型  擦除
class Son1<A, B> extends Father {//等價於class Son1 extends Father<Object,Odject>{}
}

//2.指定具體類型
class Son2<A, B> extends Father<Integer, String> {
}

/**
 * 定義泛型子類Son
 * 情況二：繼承泛型父類後保留泛型類型
 */
//1.全部保留
class Son3<T1, T2, A, B> extends Father<T1, T2> {
}

//2.部分保留
class Son4<T2, A, B> extends Father<Integer,T2>{
}

3.4 自定義泛型結構

1.自定義泛型類

代碼示例：

/**
 * 自定義泛型類Order
 */
class Order<T> {
    private String orderName;
    private int orderId;
    //使用T類型定義變量
    private T orderT;

    public Order() {
    }
    //使用T類型定義構造器
    public Order(String orderName, int orderId, T orderT) {
        this.orderName = orderName;
        this.orderId = orderId;
        this.orderT = orderT;
    }

    //這個不是泛型方法
    public T getOrderT() {
        return orderT;
    }
    //這個不是泛型方法
    public void setOrderT(T orderT) {
        this.orderT = orderT;
    }
    //這個不是泛型方法
    @Override
    public String toString() {
        return "Order{" +
                "orderName='" + orderName + '\'' +
                ", orderId=" + orderId +
                ", orderT=" + orderT +
                '}';
    }
//    //靜態方法中不能使用類的泛型。
//    public static void show(T orderT){
//        System.out.println(orderT);
//    }

//    //try-catch中不能是泛型的。
//    public void show(){
//        try {
//
//        }catch (T t){
//
//        }
//    }

    //泛型方法：在方法中出現瞭泛型的結構，泛型參數與類的泛型參數沒有任何關系。
    //換句話說，泛型方法所屬的類是不是泛型類都沒有關系。
    //泛型方法，可以聲明為靜態的。
    // 原因：泛型參數是在調用方法時確定的。並非在實例化類時確定。
    public static <E> List<E> copyFromArryToList(E[] arr) {
        ArrayList<E> list = new ArrayList<>();
        for (E e :
                list) {
            list.add(e);
        }
        return list;
    }
}

自定義泛型類Order的使用

@Test
public void test1() {
    //如果定義瞭泛型類，實例化沒有指明類的泛型，則認為此泛型類型為Object類型
    //要求：如果大傢定義瞭類是帶泛型的，建議在實例化時要指明類的泛型。
    Order order = new Order();
    order.setOrderT(123);
    System.out.println(order.getOrderT());

    order.setOrderT("abc");
    System.out.println(order.getOrderT());

    //建議：實例化時指明類的泛型
    Order<String> order1 = new Order<>("Tom", 16, "male");
    order1.setOrderT("AA:BBB");
    System.out.println(order1.getOrderT());
}

@Test
//調用泛型方法
public void test2(){
    Order<String> order = new Order<>();
    Integer [] arr = new Integer[]{1,2,3,4,5,6};

    List<Integer> list = order.copyFromArryToList(arr);
    System.out.println(list);
}

2.自定義泛型接口

代碼示例：

/**
 * 自定義泛型接口
 */
public interface DemoInterface <T> {
    void show();
    int size();
}

//實現泛型接口
public class Demo implements DemoInterface {
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("hello");
    }

    @Override
    public int size() {
        return 0;
    }
}

@Test
//測試泛型接口
public void test3(){
    Demo demo = new Demo();
    demo.show();
}

3.自定義泛型方法

1.方法，也可以被泛型化，不管此時定義在其中的類是不是泛型類。在泛型方法中可以定義泛型參數，此時，參數的類型就是傳入數據的類型。

2.泛型方法的格式： [訪問權限]<泛型>返回類型 方法名(泛型標識 參數名稱])拋出的異常

3.泛型方法聲明泛型時也可以指定上限

代碼示例：

//泛型方法：在方法中出現瞭泛型的結構，泛型參數與類的泛型參數沒有任何關系。
//換句話說，泛型方法所屬的類是不是泛型類都沒有關系。
//泛型方法，可以聲明為靜態的。
// 原因：泛型參數是在調用方法時確定的。並非在實例化類時確定。
public static <E> List<E> copyFromArryToList(E[] arr) {
    ArrayList<E> list = new ArrayList<>();
    for (E e :
         list) {
        list.add(e);
    }
    return list;
}

4.總結：

  •  泛型實際上就是標簽，聲明時不知道類型，再使用時指明
  • 定義泛型結構，即：泛型類、接口、方法、構造器時貼上泛型的標簽
  • 用泛型定義類或借口是放到類名或接口名後面，定義泛型方法時在方法名前加上

3.5 泛型的應用場景

DAO.java：定義瞭操作數據庫中的表的通用操作。 ORM思想(數據庫中的表和Java中的類對應)

public class DAO<T> {//表的共性操作的DAO

    //添加一條記錄
    public void add(T t){

    }

    //刪除一條記錄
    public boolean remove(int index){

        return false;
    }

    //修改一條記錄
    public void update(int index,T t){

    }

    //查詢一條記錄
    public T getIndex(int index){

        return null;
    }

    //查詢多條記錄
    public List<T> getForList(int index){

        return null;
    }

    //泛型方法
    //舉例：獲取表中一共有多少條記錄？獲取最大的員工入職時間？
    public <E> E getValue(){

        return null;
    }

}

CustomerDAO.java:

public class CustomerDAO extends DAO<Customer>{//隻能操作某一個表的DAO
}

StudentDAO.java:

public class StudentDAO extends DAO<Student> {//隻能操作某一個表的DAO
}

四、泛型在繼承上的體現

泛型在繼承方面的體現：

雖然類A是類B的父類，但是 G<A> 和 G<B> 二者不具備子父類關系，二者是並列關系。

補充：類A是類B的父類，A<G> 是 B<G> 的父類

代碼示例：

@Test
public void test1(){

    Object obj = null;
    String str = null;
    obj = str;

    Object[] arr1 = null;
    String[] arr2 = null;
    arr1 = arr2;
    //編譯不通過
    //        Date date = new Date();
    //        str = date;
    List<Object> list1 = null;
    List<String> list2 = new ArrayList<String>();
    //此時的list1和list2的類型不具子父類關系
    //編譯不通過
    //        list1 = list2;
    /*
        反證法：
        假設list1 = list2;
           list1.add(123);導致混入非String的數據。出錯。

         */

    show(list1);
    show1(list2);
}

public void show1(List<String> list){

}

public void show(List<Object> list){

}

@Test
public void test2(){

    AbstractList<String> list1 = null;
    List<String> list2 = null;
    ArrayList<String> list3 = null;

    list1 = list3;
    list2 = list3;

    List<String> list4 = new ArrayList<>();

}

五、通配符

5.1 通配符的使用

  • 使用類型通配符：?

比如：List<?>，Map<?,?>

List<?> 是 List<String>、List<Object> 等各種泛型 List 的父類。

  • 讀取 List<?> 的對象list中的元素時，永遠是安全的，因為不管list的真實類型是什麼，它包含的都是Object
  • 寫入list中的元素時，不可以。因為我們不知道c的元素類型，我們不能向其中添加對象。 除瞭添加null之外。

說明：

  • 將任意元素加入到其中不是類型安全的

Collection<?> c = new ArrayList<String>()

c.add(new Object());//編譯時錯誤

因為我們不知道c的元素類型，我們不能向其中添加對象。add 方法有類型參數 E 作為集合的元素類型。我們傳給add的任何參數都必須是一個已知類型的子類。因為我們不知道那是什麼類型，所以我們無法傳任何東西進去。

  • 唯一的例外的是 null，它是所有類型的成員。
  • 我們可以調用 get() 方法並使用其返回值。返回值是一個未知的類型，但是我們知道，它總是一個Object。

代碼示例:

@Test
public void test3(){
    List<Object> list1 = null;
    List<String> list2 = null;

    List<?> list = null;

    list = list1;
    list = list2;
    //編譯通過
    //        print(list1);
    //        print(list2);

    //
    List<String> list3 = new ArrayList<>();
    list3.add("AA");
    list3.add("BB");
    list3.add("CC");
    list = list3;
    //添加(寫入)：對於List<?>就不能向其內部添加數據。
    //除瞭添加null之外。
    //        list.add("DD");
    //        list.add('?');

    list.add(null);

    //獲取(讀取)：允許讀取數據，讀取的數據類型為Object。
    Object o = list.get(0);
    System.out.println(o);
}

public void print(List<?> list){
    Iterator<?> iterator = list.iterator();
    while(iterator.hasNext()){
        Object obj = iterator.next();
        System.out.println(obj);
    }
}

5.2 註意點

//註意點1：編譯錯誤：不能用在泛型方法聲明上，返回值類型前面<>不能使用?
public static <?> void test(ArrayList<?> list){

}

//註意點2：編譯錯誤：不能用在泛型類的聲明上
class GenericTypeClass<?>{

}

//註意點3：編譯錯誤：不能用在創建對象上，右邊屬於創建集合對象
ArrayList<> list2 new ArrayList<?>();

5.3 有限制的通配符

  • <?>：允許所有泛型的引用調用
  • 通配符指定上限

上限 extends：使用時指定的類型必須是繼承某個類，或者實現某個接口，即 <=

  • 通配符指定下限

下限 super：使用時指定的類型不能小於操作的類，即 >=

舉例：

  • <?extends Number>（無窮小， Number\]

隻允許泛型為Number及Number子類的引用調用

  • <?super Number>\[Number，無窮大）

隻允許泛型為Number及Number父類的引用調用

  • <? extends Comparable>

隻允許泛型為實現 Comparable接口的實現類的引用調用

代碼示例：

@Test
public void test4(){

    List<? extends Person> list1 = null;
    List<? super Person> list2 = null;

    List<Student> list3 = new ArrayList<Student>();
    List<Person> list4 = new ArrayList<Person>();
    List<Object> list5 = new ArrayList<Object>();

    list1 = list3;
    list1 = list4;
    //        list1 = list5;

    //        list2 = list3;
    list2 = list4;
    list2 = list5;

    //讀取數據：
    list1 = list3;
    Person p = list1.get(0);
    //編譯不通過
    //Student s = list1.get(0);

    list2 = list4;
    Object obj = list2.get(0);
    編譯不通過
    //        Person obj = list2.get(0);

    //寫入數據：
    //編譯不通過
    //        list1.add(new Student());

    //編譯通過
    list2.add(new Person());
    list2.add(new Student());

}

本篇文章主要講解的 Java 中泛型的概念和使用，希望本篇文章可以幫助到各位小夥伴，也希望大傢多多支持！

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